Egr1在肝癌中的研究进展

孙兴璐 综述 陈彻 审校

根据国际癌症研究机构(International Agency for Research on Cancer，IARC)发布的2020年癌症相关数据显示，全球肝癌发病率与死亡率分别居于第六位和第三位[1]，严重威胁着人类健康，目前尚无有效的治疗方法。早期生长反应因子1(Early growth response 1，Egr1)是一种立即早期的锌指转录因子，可特异性识别和结合靶基因并调控其转录[2]。本文主要阐述Egr1在肝癌发生发展及治疗中的作用，并探讨Egr1可能参与的信号途径，为肝癌治疗提供新的视角，同时为探索新的高疗效抗肝癌药物提供新的作用靶点。

1 Egr1的结构概述

Egr1是一种重要的转录因子，是Egr家族的成员，其他家族成员包括Egr2、Egr3和Egr4[2]。Egr1也被称为NGFI-A、Zif268、Krox-24和TIS85，其基因位于人类染色体区域5q23-31，该蛋白包含一个激活调节区、一个抑制调节区和三个Cys2-His2亚类锌指结构，可特异性识别和结合靶基因并调控其转录[3]，位于C-端的三个锌指成分保守区与富含特定GC共识序列的靶基因相互作用[4]，转录激活域位于N-末端，拥有增强Egr1转录控制的其他蛋白质的结合位点[5]，连接激活区和DNA结合区的抑制区为转录协同抑制因子NGFI-A结合蛋白1和2提供结合位点，抑制Egr1、Egr2、Egr3的转录活性，并可能协同调控Egr1的靶基因[6-8]。据报道，Egr1在人类癌症中异常表达，多项研究表明Egr1具有两种相反的作用，即肿瘤抑制基因和癌基因[9-11]，同样，Egr1在肝癌中的作用也是一个有争议的话题[12]，一些差异可能说明Egr1在癌症中的争议性结果，如不同的病理类型、不同的信号途径中Egr1发挥的作用不同[3]。深入研究Egr1在肝癌中作用机制有望为肝癌提供新的治疗策略。

2 Egr1在肝癌发生发展中的作用

2.1 Egr1在肝癌细胞凋亡中的作用

细胞凋亡是在生理条件下发生的细胞程序性死亡过程[3]。肝癌细胞凋亡机制受损，其潜在的机制需要进一步研究[13]。最近的研究表明，Egr1是转化生长因子β1(TGFβ1)和p53等肿瘤抑制因子的直接调控因子，可抑制肿瘤细胞增殖或导致肿瘤细胞死亡[14]。非甾体抗炎药(NSAID)激活基因-1(NAG1)是非甾体抗炎药等新型化疗药物的重要靶点，近年来得到了广泛的研究，NAG1是转化生长因子β超家族的远系成员，具有重要的抗肿瘤活性[15]。研究发现，在NAG1的启动子中有两个Egr1结合位点[16]。Egr1的表达明显促进了NAG1介导的结肠癌细胞和肝癌细胞的凋亡，且非甾体抗炎药在结肠癌中通过激活PPARγ/Egr1/NAG1信号通路诱导细胞凋亡[13，17]。但非甾体抗炎药在肝癌中是否通过激活此信号通路诱导细胞凋亡尚无研究报道。

Egr1在不同的信号途径中作用不同。组蛋白去乙酰化酶(HDAC)具有多种生化活性，在肝癌中高表达[18]；p53是一种众所周知的肿瘤抑制基因，在细胞凋亡的调节中起着至关重要的作用[19]，激活p53可以触发肝癌细胞凋亡[20]；研究表明，HDAC11可诱导Egr1去乙酰化，导致TP53启动子位点上的Egr1减少，抑制TP53转录，从而抑制肝癌细胞凋亡[16]。有研究发现，SNHG16在肝癌中高表达，其通过上调Egr1抑制miR-23b-3p的表达从而抑制Hep3B细胞凋亡[21]。

2.2 Egr1在肝癌细胞增殖中的作用

众所周知，微小RNA(miRNAs)是一种短的非编码RNA，通过影响miRNAs的稳定性和翻译参与多细胞生物中基因表达的转录后调控，miRNAs的失调在人类肿瘤发生中发挥着重要作用[22]。在肝癌患者中，Egr1高表达与肝功能不良和疾病严重程度相关，Egr1的低表达降低了肝癌细胞的增殖和侵袭能力[23]。miR-675在肿瘤发展中起着关键作用，并且具有很强的致癌特性；在肝癌组织和细胞中，Egr1和miR-675高表达，Egr1通过结合miR-675启动子增加其转录，miR-675通过结合Sestrin蛋白(SESN3)mRNA诱导其下调，因此，Egr1通过介导miRNA-675/SESN3/Wnt/β-连环蛋白(Wnt/β-catenin)轴促进肝癌细胞的恶性行为，在肝癌的进展中发挥积极作用[24]。miR-181a-5p在肝癌中低表达，是一种抑癌因子，相反，Egr1高表达增强了肝癌细胞的增殖，研究表明，miR-181a-5p是Egr1的直接上游调节因子，通过抑制Egr1的表达来对抗肝癌的进展[12]。另外，有报道称，TGF-β在肿瘤中既是癌基因又是抑制因子[25]，随着疾病进展为恶性肿瘤，肝癌选择性地降低TGF-β的抑制活性并增加其致癌活性[26]。上调Egr1通过激活TGF-β1/Smad信号通路可诱导细胞增殖，因此有文献研究表明，miR-181a-5p可通过靶向Egr1/TGF-β1/Smad途径抑制肝癌细胞的增殖，从而抑制肝癌的进展[27]。然而，另有研究表明，Egr1在肝癌中发挥抑癌作用；CD24A是肝癌中主要的CD24亚型，在肝癌组织中显著上调，促进肝癌细胞增殖，Egr1是CD24A转录调控的关键角色，通过下调CD24A抑制肝癌细胞增殖，从而发挥抗肝癌作用[28]。

2.3 Egr1在肝癌血管生成中的作用

血管生成是一个复杂的过程，通过促血管生成因子和血管抑素的协调作用来维持，当平衡被打破时，血管系统被激活，进而激活或抑制血管生成过程，血管变性与肿瘤的发生、侵袭和转移有关[29]。肝细胞生长因子(HGF)与肿瘤血管生成密切相关[30]，其中，血管内皮生长因子(VEGF)启动子中有多个Egr1结合位点的簇，因此其在VEGF表达中发挥重要作用[31]，HGF可通过上调Egr1在肝癌细胞中诱导促血管生成因子VEGF和白细胞介素-8(IL-8)的上调，参与介导肝癌的血管生成[32]。

Egr1在不同的研究背景下扮演不同的角色。鼻咽癌相关基因6(NGX6)是一种主要位于核膜和细胞膜上的膜蛋白，作为一种肿瘤抑制因子，其在肝癌中表达下调[33]，研究表明，NGX6可抑制血管生成，Egr-1与NGX6启动子中转录因子特殊蛋白-1(Sp1)/Egr-1的重叠位点结合，然后通过增强启动子转录提高NGX6 mRNA水平，从而抑制肝癌血管生成[34]。

2.4 Egr1在肝癌表观遗传学中的作用机制

随着年龄的增长或环境的影响，细胞正常的表现遗传状态可能被打破，从而导致促癌基因的异常活化或抑癌基因的失活，促进肿瘤形成[35]。长链非编码RNA(long non-coding RNAs，lncRNAs)被认为是包括肝细胞癌在内的多种肿瘤发生发展过程中的一组生物标志物，Egr1通过与lncRNA FOXD2-AS1启动子结合，增强了FOXD2-AS1的转录活性，其高表达预示着肝细胞癌患者预后不良，FOXD2-AS1已被证实与EZH2(位于7号染色体的基因)结合，以表观遗传沉默DKK1的表达，进而激活Wnt/β-catenin信号通路，因此，Egr1诱导的lncRNA FOXD2-AS1上调通过表观遗传沉默DKK1激活Wnt/β-catenin信号通路促进肝细胞癌的进展[36]。miR-675可在表观遗传上改变Egr1的表达，通过miR-675异染色蛋白1α(HP1α)-Egr1-lncRNAH19(H19)-丙酮酸激酶M2(PKM2)级联信号通路促进肝癌的发生发展且miR-675、HP1α、H19、Egr1、PKM2在肝癌患者中的表达水平均上调；在机制上，miR-675抑制人类肝癌细胞中异染色质1亚型(HP1α、HP1β、HP1γ)的表达，导致组蛋白H3赖氨酸9总三甲基化(H3K9me3)、组蛋白H3赖氨酸27三甲基化(H3K27me3)和组蛋白H3赖氨酸27乙酰化(H3K27Ac)的显著降低，接下来，H3K9me3和H3K27me3的显著减少以及Egr1启动子区域H3K27Ac占有率的增加触发Egr1转录、翻译、磺酰化和激活，从而上调H19，最终，H19可能诱导和激活肿瘤共靶点特异性PKM2，在肝癌发生过程中对其二聚体的沃堡格效应和其三聚体的基因表达至关重要，从而影响肝癌发生发展[37]。

2.5 Egr1在肝癌治疗中的应用

Egr1在肝癌治疗中同样发挥着重要作用。B细胞慢性淋巴细胞白血病/淋巴瘤6成员B(BCL6B)是一种潜在的人胃癌抑癌因子，在人肝细胞癌细胞系中甲基化率为100%，其甲基化与HBV阳性相关，在人肝细胞癌中，BCL6B通过Egr1激活p53信号通路，使肝细胞癌细胞对5-氟尿嘧啶(5-FU)敏感，从而抑制肝癌进展[38]。近年来，基因治疗中的自杀基因在癌症治疗领域显示出良好的应用前景，自杀基因治疗最常用的是单纯疱疹病毒型胸苷激酶(HSV-TK)基因，其通过表达胸苷激酶将无毒的前药更昔洛韦(GCV)转化为有毒性的GCV-TP杀伤肿瘤细胞，大量研究证明HSV-TK/GCV系统具有抗癌作用，且与放疗联合使用可取得较好的疗效[39-40]；Egr1的启动子在电离辐射后可诱导其下游基因的表达，从而实现对靶基因表达的时空调控[41]；单克隆抗体AFP(AntiAFPMcAb)对肝癌细胞具有较高的特异性和亲和力，可用于携带各种“弹头”，如化疗剂、放射性核素或毒素，选择性攻击AFP阳性癌细胞[42-43]。放射性核素免疫白蛋白纳米球(131I-antiAFPMcAb-GCV-BSA-NPs)，GCV被包覆在牛血清白蛋白(BSA)纳米颗粒中，将放射性131I标记的单克隆抗体AFP移植到GCV-BSA纳米粒上，以增强131I和GCV对AFP过表达肿瘤的靶向性[44]，利用PEI-热敏锰锌铁氧体(Mn0.5Zn0.5Fe2O4，MZF-NPs)纳米颗粒(PEI-MZF-NPs)开发了一种肝癌的联合治疗方案：pHRE-Egr1-HSV-TK/131I-单克隆抗体AFP-GCV/MFH，PEI-热敏锰锌铁氧体纳米颗粒用于热疗治疗，在杀伤肝癌细胞的同时，131I可以激活Egr1启动子诱导HSV-TK基因表达，在低氧实体癌中缺氧响应原件(HRE)尤其能促进HSV-TK基因表达，因此可以启动基因治疗，单克隆抗体AFP赋予治疗的靶向性，可以实现多靶点杀伤基因、放射性核素和高热抗肝癌[45]。

Egr1在不同的途径中作用不同。综合治疗是一种很有前途的癌症治疗策略。MET癌基因编码HGF的酪氨酸激酶受体，在癌细胞耐药中发挥重要作用[46]，HGF与MET的结合导致受体酪氨酸激酶结构域的磷酸化，然后激活多种细胞内通路[47]；最近的一项研究表明，在肝癌细胞中，HGF通过激活MET激活蛋白激酶B(Akt)/ERK1/2-Egr1途径诱导对索拉非尼的耐药，降低了索拉非尼对肝癌细胞增殖、迁移和侵袭等的抑制能力，Egr1的表达被下调，显著抑制了SLUG的表达和对索拉非尼的耐药性[48]，值得注意的是，索拉非尼的抗增殖和抗转移作用可以通过MET抑制剂或下调Egr1来恢复，这些结果为索拉非尼和MET抑制剂联合治疗肝细胞癌提供了理论依据[49]。

3 小结与展望

Egr1是许多途径中的关键分子。在某些情况下，Egr1是一种抑癌因子，促进肝癌细胞凋亡，增强放疗和化疗。而在另一些情况下，Egr1表达增加可维持肝癌细胞增殖、转移和肿瘤血管生成。Egr1的异常表达在人类多种肿瘤中都很常见，但其作用有待进一步研究，本综述从不同视角阐述了Egr1作为促癌因子和抑癌因子的情况，与肝癌的发生发展及治疗密切相关。毫无疑问，进一步研究Egr1信号串扰的潜在分子机制和特定调节因子对于有效的抗肝癌策略是必要的，探究Egr1在肝癌中的作用将有助于开发肝癌的新疗法。